黄河流域九省（区）人口-水资源-经济-生态环境系统耦合协调发展及障碍因素分析

黄河流域九省（区）人口扩张和经济发展带来一系列资源和环境问题,亟待探究其人口-水资源-经济-生态环境（PWEE）系统耦合协调关系,促进黄河流域高质量发展。针对黄河流域九省（区）构建了PWEE系统耦合协调发展评价指标体系,采用熵权法、耦合协调度模型和障碍度模型,对2008—2020年黄河流域九省（区）PWEE系统综合发展水平、耦合协调状态和障碍因素进行分析。结果表明：黄河流域九省（区）PWEE系统及其各子系统综合发展水平呈上升趋势,耦合协调度从2008年的0.56上升至2020年的0.69,由勉强协调进入初级协调阶段,水资源子系统一直是影响九省（区）PWEE系统协调发展的限制因素,其平均障碍度从2008年的49.05%增加至2020年的55.48%,人均水资源量为主要障碍因子。     

基于聚合反应机理的膨胀型高聚物浆液平面裂隙注浆仿真方法研究

现行高聚物浆液裂隙注浆扩散模拟方法多采用浆液密度变化经验表达式进行计算,这种简化处理方法没有考虑浆液内在的化学反应驱动机制,其求解结果与实际情况存在较大偏差。为解决这一问题,基于计算流体动力学理论,考虑浆液聚合反应机理,建立了描述高聚物浆液在平面裂隙中流动扩散过程的“化学反应 流体动力学”模型,用龙格库塔方法求解化学反应动力学方程,用平面裂隙注浆准三维模型离散流动控制方程,用SIMPLE算法实施迭代控制,实现了对浆液化学反应、温度场、流场的耦合求解。在此基础上,对绝热条件下高聚物浆液在平面裂隙中的扩散过程进行了数值模拟,分析了浆液组分反应转化率、温度、扩散范围、密度、压力等随时间变化规律,结果表明：伴随浆液化学反应进程,其组分转化率、温度逐渐增大,浆液扩散范围、密度变化表现出明显的阶段性特征;浆液密度随时间经历缓慢减小、急剧下降、逐渐趋缓三个阶段,与此相对应,其扩散范围最初平稳增加,随后快速扩大,最终趋于稳定,其压力则呈现缓慢增大、急剧上升、逐渐下降的三阶段变化特征。所开展工作为深入研究温度、压力等因素对浆液扩散行为的影响奠定了基础。     

基于人工电场算法优化的大型灌区径流预测模型研究

针对水文预报中径流预测数据序列具有非线性和非平稳性等特点,将一种新型智能优化算法——人工电场算法AEFA与LSTM神经网络结合进行参数优化,建立AEFA-LSTM预测模型,并以赵口大型灌区涡河玄武水文站实测年径流量作为样本数据进行网络优化训练和预测分析,同时与传统优化算法（遗传算法GA和粒子群算法PSO）建立的GA-LSTM和PSO-LSTM预测模型进行对比。结果表明：AEFA-LSTM模型预测值的平均相对误差相较于GA-LSTM模型和PSO-LSTM模型分别降低了7.59%和5.22%,且平均绝对误差MAE、均方误差MSE、均方根误差RMSE均为3种模型中最小,说明所建立的AEFA-LSTM模型可以更高精度地预测径流量,为水文预报提供一种新型高精度径流预测方法。